把科技穿在身上,既有温度也有风度******
仿造鹅绒、碳纳米管加热膜、人体红外反射材料……
把科技穿在身上,既有温度也有风度
在刚刚过去的春节假期,受寒潮天气影响,全国部分地区气温大幅下降,处于“速冻”模式中。
来自中央气象台的信息,节日期间,我国东北、华北部分地区,气温创今冬新低,黑龙江省漠河市最低温度甚至跌至零下53摄氏度。
为了防寒,连不少“要风度、不要温度”的年轻人,都穿上了厚实的外套。
不过,想御寒保暖,不必非要把自己裹成“粽子”。如今,用在冬衣上的“黑科技”能够帮助人们“既有风度、也有温度”。
“人体热量的散失是由于热传递造成的,热传递有3种基本方式:传导、对流和辐射。”天津工业大学纺织科学与工程学院高级工程师、博士生导师夏兆鹏在接受科技日报记者采访时介绍道,为了达到保温效果,在设计上冬季防寒衣物要尽一切可能减少热量经由这3种途径流失,冬季保暖材料及保暖服装也都是围绕着这一原理进行研发和设计的。
仿造鹅绒:
即使被浸湿也能实现保暖效果
“冬天人体与外部低温环境间存在巨大温差,这就造成热传导,即热量会从温度高的地方传导到温度低的地方。如果在衣服中加入低导热系数的高蓬松保暖填充物,就可以阻止热传导,进而减少人体热量散失,达到保暖的目的。”夏兆鹏介绍道,这类保暖填充物主要起阻隔热传导的作用,目前比较常见的天然材料有棉、毛、羽绒等,比较常见的化学纤维材料有中空涤纶、喷胶棉等。
与传统保暖填充材料相比,近年来出现了一些新型保暖填充材料,其中具有代表性的就是仿鹅绒结构高保暖絮片。这种填充材料不仅保暖性强、轻便,而且在潮湿的环境下依旧可以持续保暖。在2022年北京冬季奥运会上,中国运动员的防寒服中就用这种仿鹅绒结构高保暖絮片作为填充材料,其在完全浸湿的条件下仍然能够达到98%的保暖率。
“仿鹅绒结构高保暖絮片的主要成分是与鹅绒纤维直径长度相差不大的仿造鹅绒,同时混入远红外涤纶和热熔涤纶。”夏兆鹏解释,其中仿造鹅绒以中空涤纶和Y形涤纶为主体,这两种涤纶可以最大限度地储存静止空气,而静止空气可以较好地保存热量。此外,即使是在被水浸湿的情况下,中空涤纶和Y形涤纶依然可以储存一定的静止空气。
仿鹅绒结构高保暖絮片能够克服天然鹅绒显臃肿、有异味、易跑绒和价格高等缺点,同时具有超轻、超薄、湿态保暖、高蓬松度等特点,而且洗涤后回弹性好、不缩水、保暖率不降低。
碳纳米管加热膜:
通电即发热,温度可调控
采用加热材料制作的电热服是国内外研究最多的冬季服装之一。
“常见的加热材料有镍铬加热丝、复合加热丝、碳纤维加热丝、碳纳米管加热膜等,这些材料被内置于衣服中制成电热服,当电热服连上充电设备后,电流经过衣服内部的加热材料就会产生热量,仿佛把电热毯披在身上。”夏兆鹏介绍,除此之外,该类衣服还内置了传感器,通过蓝牙即可实现对衣服的智能控温,用户只需要下载一个App,就可以用手机随时调整衣服的温度。
其中,碳纳米管加热膜作为控温加热系统中的重要元件,具有非常好的应用前景。“碳纳米管加热膜可以反复水洗,耐弯折次数达到10万次以上,而且薄膜厚度约为几十微米,具有非常好的柔性,发热效率大于65%。”夏兆鹏补充道。
除此之外,价格相对便宜的金属丝线性加热元件,如镍铬加热丝、复合加热丝等,也是加热“能手”。
“金属丝类材料具有高导电性、良好的电加热性能,且具有传感、电磁屏蔽等性能。以复合加热丝为例,其是在金属丝中添加了钼,既减少了金属的氧化,同时还可以提高金属电加热元件的耐用性。”夏兆鹏介绍道,将含有钼的金属丝,通过冷拉伸工艺变成微米级金属微丝,使其由金属丝转变为纤维。该纤维可以与聚酯纱线混纺制备成纱线,用其制作出的织物具有导电性。
相较普通导电织物,这种导电织物的柔性及舒适性都有所提升。“其柔性及形态与传统纤维及纱线十分接近,舒适性也得到提升。”夏兆鹏表示,不过,这类制衣材料仍然存在不耐长时间水洗、比较重等缺点。
人体红外反射材料:
人体热辐射反射率可达60%
红外热辐射是人体热量损失的另一种形式,传统纺织品的红外辐射率高、热量损失快,有研究指出棉花不可避免地会以中红外形式辐射出人体50%以上的热量。而人体红外反射材料则可以通过将人体发出的红外波反射回人体的方式减少红外热辐射损失,以达到保暖的效果。
“人体红外反射材料多数由金属颗粒构成,这些颗粒以一种微结构形式存在,将此材料附在织物上,便形成了红外波反射层。该反射层可以把人体辐射的大部分红外波都反射回来,从而达到保温效果。”夏兆鹏补充道。
“人体红外反射材料通常被用来制作冬装外衣的内衬,一般其人体热辐射反射率可以达到60%,提高服装防寒保暖效果比较明显。”夏兆鹏表示,不过,如果长时间处在超低温环境下,由于人体辐射的热量有限,因此该材料或无法达到理想的保暖效果。
聚四氟乙烯微孔膜:
低温环境下既透气又防水
冬季户外可能会出现下雨、降雪、霜冻等天气,通过高密防水层阻挡雨、雪、霜的侵入,可避免因衣物内层保暖材料被浸湿而导致保暖系数降低、保暖效率下降甚至失效。
“防水材料是在高密织物外面附上一层聚四氟乙烯微孔膜、水性聚氨酯膜或者聚氨酯膜。”夏兆鹏解释道,聚四氟乙烯微孔膜每平方厘米有十多亿个孔,在低温环境下,这些孔洞的开孔率可以达到80%。该孔的直径比水蒸气分子的直径大700倍,因此人体产生的汗蒸汽可以从中通过,从而保持衣服的透气性。聚四氟乙烯微孔膜上孔的直径比一般水的直径小很多倍,因此外面的液态水无法通过,从而达到了防水的目的。(科技日报 记者 陈 曦)
【中国这十年·焦点面对面】共筑全球新“气候”,中国从未缺席******
中新社北京10月14日电 题:共筑全球新“气候”,中国从未缺席
——专访国家气候变化专家委员会副主任、中国科学院科技战略咨询研究院研究员王毅
中新社记者 李金磊 彭大伟
“要么一同采取行动,要么一起自杀。”今年夏季,面对极端天气频发,联合国秘书长古特雷斯发出警告。
洪水、干旱、极端风暴和野火,异常的气候变化让人类面临严峻考验,全球气候治理面临巨大的威胁和挑战。
资料图:拉马乡鲁南山风电场。李益民 摄“人类燃烧化石能源排放的温室气体产生温室效应,导致全球温度上升,升温又带来了地球表面各个圈层的一些变化,比如冰川融化、海平面上升、极端天气气候事件发生的频率和强度增加并产生相关的粮食生产、能源安全等风险。”国家气候变化专家委员会副主任、中国科学院科技战略咨询研究院研究员王毅日前在接受中新社“中国焦点面对面”专访时说。
“我们必须要加速采取行动来拯救人类自身。”王毅表示,从《联合国气候变化框架公约》到《京都议定书》,再到《巴黎协定》以及去年通过的《格拉斯哥气候协议》,人类必须要采取统一的行动来共同应对气候变化,减少温室气体排放。
在应对气候变化、推动全球气候治理过程中,中国根据自身的能力不断更新、提升目标,从“十一五”时期提出节能减排约束性指标,到“十二五”时期提出“国家自主贡献”,再到2020年提出“双碳”(碳达峰与碳中和)承诺,有力推动了全球应对气候变化的进程。
十年来,中国“逐绿而行”,坚定不移走生态优先、绿色低碳发展道路,取得显著成效,一个“只此青绿”的中国展现在世界面前。
这十年,中国稳步推进能源结构调整,风电、光伏装机量、发电量均居世界第一,新能源汽车产销量居全球之首。
中国严格控制二氧化碳排放,2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年降低48.4%,同时建立了全国碳市场机制,成为全球覆盖温室气体排放量最大的碳市场。
同时,中国不断提高生态系统碳汇能力,是世界森林密度增长最多和人工造林面积最大的国家,全国增绿面积占全球四分之一。
“过去十年,中国以年均3%的能源消费增速支撑了年均6.6%的经济增长率,发展中国家的经济增长与能源增长并未脱钩,但是中国以更少的能源支撑了经济增长。”王毅表示,一方面控制化石能源的消费,另一方面转变能源结构,中国在一些重要的产业特别是可再生能源设备、动力电池制造等领域具有明显优势,在全球碳减排上发挥了重要作用。
当前,全球气候治理正受到全球疫情、经济低迷、能源和粮食危机、地缘竞争,以及一些国家气候政策“回摆”等多重挑战。
王毅认为,发达国家应加速自己的行动,同时也要资助发展中国家并为其留出更大的发展空间,而不是“忽悠”发展中国家作出不切实际的减排承诺。在复苏和应对过程中,要找到一条推进高质量公正转型的路线,以更加节能和可持续的非化石能源的增长来减少二氧化碳排放,同时提高适应能力,来弥补在减缓、适应、技术、资金、领导力等方面的赤字,共同推进全球应对气候变化。(完)
国家气候变化专家委员会副主任、中国科学院科技战略咨询研究院研究员王毅(右)日前在北京接受中新社“中国焦点面对面”专访。中新社记者 蒋启明 摄访谈实录摘编如下:
中新社记者:世界气象组织近期发布《团结在科学之中》报告。报告警告称:人类正朝着错误的方向前进。如果不采取更加雄心勃勃的行动,气候变化的自然和社会经济影响将越来越具破坏性。为什么全球极端天气频发?人类应对气候变化面临着哪些挑战?
王毅:世界气象组织的报告揭示了人类的行动跟目标之间相距甚远,特别是要实现升温在1.5℃之内,现在的行动是远远不够的,甚至说要增加七倍的努力,这是一个巨大的差距。
气候变化首先是一个科学问题,人类燃烧化石能源排放温室气体所产生的温室效应,导致全球温度上升,升温又带来了地球表面各个圈层的一些变化,比如冰川融化、海平面上升、极端天气气候事件发生的频率和强度增加,并产生相关的粮食生产、能源安全等风险,严重影响人类的生存与发展,所以我们必须要加速采取行动来拯救人类自身。
从《联合国气候变化框架公约》到《京都议定书》,再到《巴黎协定》以及去年通过的《格拉斯哥气候协议》,人类必须要采取统一的行动来共同应对气候变化,以减少燃烧化石能源造成的温室气体排放。
应对气候变化主要有两方面工作,一方面是减缓,就是要减少化石能源的消耗或者依赖,同时要增加生态系统碳汇,开发和利用碳捕获与封存(CCS)技术。另外一方面是适应,地球的地表温度还在上升,我们要适应这种变化,同样也要采取更多行动来做这项工作。
江苏常州“渔光互补”光伏发电,实现经济效益和生态效益双丰收。泱波 摄中新社记者:中国为推动全球气候治理做出了哪些贡献?
王毅:在国际层面,中国推动气候多边进程,并促进一系列国际气候规则的达成。在国内层面,中国在“十一五”时期提出节能减排约束性指标,“十二五”时期提出中国的“国家自主贡献”,2020年提出“双碳”承诺,都有力推动了全球应对气候变化的进程。中国根据自身的能力,不断在更新、提升目标,一步一步往前推进,做出积极而具有引领性的贡献。
中国现在已经是最大的发展中国家,也是世界第二大经济体,一方面需要与各国合作采取行动,同时也在帮助其他发展中国家应对气候变化以及实现可持续发展目标。
过去十年,中国以年均3%的能源消费增速支撑了年均6.6%的经济增长率,实际上发展中国家的经济增长与能源增长并没有脱钩,但是中国以更少的能源消耗来支撑经济增长。
同时,可再生能源发展非常迅速,我国可再生能源发电累计装机已经接近11亿千瓦,已占全部电力装机的44.8%,2021年可再生能源发电量将近2.5万亿千瓦时,相当于总发电量的约30%。一方面控制化石能源的消费,另一方面转变能源结构,更多去依靠可再生能源和新能源,减少由于能源的增长所带来的温室气体排放。中国在一些重要的产业上特别是可再生能源设备、动力电池制造等领域具有明显优势,在全球碳减排中发挥了重要作用。
国家气候变化专家委员会副主任、中国科学院科技战略咨询研究院研究员王毅日前在北京接受中新社“中国焦点面对面”专访。中新社记者 蒋启明 摄中新社记者:中国驻欧盟使团临时代办王红坚近日表示,绿色合作不可能在真空中推进,不可能一面搞地缘对抗,一面要求别人无条件合作。该如何破解这种困境?
王毅:应对气候变化是一个系统工程,涉及到整个经济社会系统性变革。在地缘政治竞争加剧下,零和博弈的做法是不可取的,应对气候变化合作仍然是基础。
发达国家首先要提高自己的力度,也要资助发展中国家并为其留出更大的发展空间,而不是“忽悠”发展中国家(作出不切实际的减排承诺)。各国要以更加节能和可持续的非化石能源的增长来减少二氧化碳排放,同时提高适应能力,弥补在减缓、适应、技术、资金、领导力等方面的赤字,共同推进全球应对气候变化,把安全、气候保护、经济复苏和增长统筹起来,这很重要。
乌克兰危机、新冠疫情以及通货膨胀等很多非气候因素跟气候问题交织在一起,怎么更好去统筹处理这些问题,也需要我们做更多的研究,采取更加务实的行动。
同时,竞争也是不可避免的,特别是在技术领域,要通过竞争来促进创新,通过竞争来降低成本,但合作是主流,所以应该把握合作的各种机会,同时也要为竞争做好准备。
中新社记者:气候变化是超越国家、超越意识形态的全球性挑战,但是近年来,个别国家在国际合作中表现出气候单边主义倾向,对国际气候条约合则用、不合则弃,给全球气候治理合作带来严重阻碍。该如何克服气候单边主义倾向,促进开展务实的合作和行动?
王毅:气候单边主义有两种倾向,一是不合作,不承认气候变化的事实,就像美国特朗普政府退出了《巴黎协定》,采取了不合作的态度,影响了全球合作和应对气候变化多边进程。
二是不尊重现在的多边规则。很多发达国家只是单纯要其他国家提高目标,要更有雄心,更有力度,但是忽视了这些国家的转型路径和替代方案。
中国同意不断减少化石能源消费、更多利用可再生能源,但是需要一个公正、安全、平稳的转型。这一年来,欧洲经历了乌克兰危机,也经历了能源紧张,说明我们仍然需要一个更科学合理的路径、更明确的替代方案来实现目标。
我们要防止单边主义,走多边主义的基本路径,需要加强交流和沟通,必须要促进双边、多边的交流合作来增信释疑。
中国一定要坚定方向,保持力度和节奏,同时要通过国际传播来讲好中国故事,跟其他国家分享“双碳”的实践、经验、技术,帮助其他发展中国家实现绿色低碳转型和可持续发展。
白鹤滩水电站。东方电气供图中新社记者:“共同但有区别的责任”原则是维护全球气候治理公平正义的基石。但是当前一些发达国家却通过建立“碳边境调节机制(CBAM,俗称碳关税)”等方式向发展中国家转移排放责任、转嫁减排成本,试图无形中消解这一基石。如何看待这种现象?
王毅:对此要有全面的认识,欧盟拟单边采取的“碳边境调节机制”不符合“共同但有区别的责任”原则,同时是否破坏现有的一些多边规则也需要关注。例如,欧盟国家声称CBAM没有破坏WTO规则,但是WTO关注的是自由贸易和投资便利化,相关环境条款的规定不清晰,对有关环境产品的认定一直没有实质进展,也未达成环境产品减税的协议,导致一些国家借此设立各种“绿色贸易壁垒”。所以,欧盟国家的做法存疑。
在乌克兰危机和通货膨胀背景下,能源价格高涨,“碳边境调节机制”的很多政策环境也发生了很大变化,需要我们综合研判和应对,但最核心的就是加速转型。
中国在可再生能源设备制造、动力电池及电动汽车方面有很多优势,只要坚持方向,实现系统性的变革,把整个产业结构、能源结构、生产生活方式、贸易方式向绿色低碳转变,比别人转得更快,就有望化解相关的政策挑战。
中新社记者:《联合国气候变化框架公约》第27次缔约方大会(COP27)即将在埃及举行。当前全球气候治理正受到全球疫情、经济低迷、能源和粮食危机,以及一些国家气候政策“回摆”等多重挑战,中方如何保持定力,推动气候多边进程持续取得进展?
王毅:中国气候变化事务特使解振华多次表示,COP27首先应该是一个落实和行动的大会。
要把《巴黎协定》《格拉斯哥气候协议》的各项规定落实下来,但现在有一些重要的缺口,比如说适应问题、资金问题,发达国家提出的到2020年到达1000亿美元资金的支持仍未落实。
雄心目标同务实行动必须要保持平衡。在乌克兰危机、通货膨胀影响能源和粮食安全的形势下,一些国家气候政策短期“回摆”可以理解,但在恢复的过程中必须要考虑构建未来净零排放或碳中和的新格局。
各国一方面要更好去应对现有的一些短期问题,同时在复苏和应对挑战过程中找到一条公正转型的路径。大家要一起努力,才可能弥补差距并且减少可能出现的风险和危机。各国一起把步子走稳走实走好了,才能共同迈向低碳可持续的未来。
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